KR20240016235A - 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈에 관한 것이다. 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈은 링 형상이 되면서 회전체(13)에 결합되는 송신 안테나 모듈(11); 부분 링 형상이 되면서 고정 물체(14)에 결합되는 수신 안테나 모듈(12); 송신 안테나 모듈(11)에 배치되는 제1 전자 소자(16); 및 수신 안테나 모듈(12)에 배치되는 제2 전자 소자(17)를 포함하고, 송신 안테나 모듈(11)은 수신 안테나 모듈(12)과 마주보면서 회전되고, 회전체(13)와 관련된 탐지 정보가 송신 안테나 모듈(11)로부터 수신 안테나 모듈(12)로 전송된다.

Description

균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈{An Antenna Module Capable of Forming a Uniform Gap}
본 발명은 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈에 관한 것이고, 구체적으로 서로 마주보도록 배치된 두 개의 안테나 사이에 전체적으로 균일한 갭이 형성되도록 하는 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈에 관한 것이다.
전파의 송수신을 위한 안테나는 다양한 형태로 만들어질 수 있고, 송신 안테나와 수신 안테나로 이루어질 수 있다. 송신 안테나는 전기 신호를 전자파로 변환하는 기능을 가지고, 수신 안테나는 수신된 전자파를 전기 신호로 변환하는 기능을 가진다. 이와 같은 기능을 가지는 안테나는 원형, 원추형 또는 링 형상과 같은 형상으로 만들어질 수 있고, 특허공개번호 10-2002-0046952는 무선 통신 장치에 이용되는 고주파 링형 공진기 및 링형 안테나에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2018-0111125는 이중 링형 안테나에 대하여 개시한다. 안테나를 통하여 다양한 정보가 전송될 수 있고, 예를 들어 국제공개번호 WO 2019/233643은 전기 모터의 온도 값을 무선으로 전송하기 위한 안테나에 대하여 개시한다. 송신 안테나는 수신 안테나에 대하여 다양한 거리에 위치할 수 있고, 안테나의 용도에 따라 두 개의 안테나가 ㎜ 단위의 매우 근접한 위치에 배치될 수 있다. 이와 같은 안테나 배치 구조의 경우 두 개의 안테나 사이에 간섭이 방지될 수 있으면서 회전하는 안테나에 대한 무선 전원 공급이 가능하도록 최소의 갭이 균일하게 유지되도록 하는 구조로 만들어질 필요가 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 안테나 배열 구조에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술1: 특허공개번호 10-2002-0046952(마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤, 2002.06.21. 공개) 링형 공진기 및 링형 안테나 선행기술2: 특허공개번호 10-2018-0111125(주식회사 아모레, 2018.10.11. 공개) 이중 링형 안테나 모듈 및 이를 구비한 이어 모듈 선행기술3: 국제출원번호 WO 2019/233843(인테르 컨트롤 헤르만 쾰러 엘렉트릭 게엠바하 운트코.카게, 2019.12.12. 공개) 전기 모터를 포함하는 시스템
본 발명의 목적은 서로 인접하여 위치하는 두 개의 안테나 사이에 균일한 갭이 유지되도록 하는 구조를 가지는 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈은 링 형상이 되면서 회전체에 결합되는 송신 안테나 모듈; 부분 링 형상이 되면서 고정 물체에 결합되는 수신 안테나 모듈; 송신 안테나 모듈에 배치되는 송신 전자 소자; 및 수신 안테나 모듈에 배치되는 수신 전자 소자를 포함하고, 송신 안테나 모듈은 수신 안테나 모듈과 마주보면서 회전되고, 회전체와 관련된 탐지 정보가 송신 안테나 모듈로부터 수신 안테나 모듈로 전송된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 송신 안테나 모듈 및 수신 안테나 모듈은 띠 형상으로 원형으로 연장되는 절연체 소재의 베이스 및 베이스의 표면에 형성된 안테나 층 및 전도 층으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 송신 안테나 모듈 또는 수신 안테나 모듈은 두께 방향을 따라 오목하도록 형성된 소자 배치 홈을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 소자 배치 홈으로부터 송신 안테나 모듈 또는 수신 안테나 모듈의 두께 방향을 따라 외부로 관통되도록 형성된 유도 홀을 더 포함한다.
본 발명에 따른 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈은 회전체로부터 획득된 탐지 정보를 안테나를 통하여 전송하여 회전체의 작동 분석이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 안테나 모듈은 서로 인접하여 위치하면서 송신 안테나 또는 수신 안테나 중 적어도 하나의 안테나가 회전되는 배치 구조에서 두 개의 안테나 사이의 간격이 전체적으로 균일하게 유지되도록 하면서 간섭이 발생되지 않도록 하고, 회전하는 안테나에 대하여 안정적으로 무선 전원 공급이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 안테나 모듈은 예를 들어 자동차용 변속기 또는 모터의 작동 분석에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2 및 3은 본 발명에 따른 송신 안테나 모듈 및 수신 안테나 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 안테나 모듈에 형성된 수용 홈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 안테나 모듈의 배선 유도 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈은 링 형상이 되면서 회전체(13)에 결합되는 송신 안테나 모듈(11); 부분 링 형상이 되면서 고정 물체(14)에 결합되는 수신 안테나 모듈(12); 송신 안테나 모듈(11)에 배치되는 제1 전자 소자(16); 및 수신 안테나 모듈(12)에 배치되는 제2 전자 소자(17)를 포함하고, 송신 안테나 모듈(11)은 수신 안테나 모듈(12)과 마주보면서 회전되고, 회전체(13)와 관련된 탐지 정보가 송신 안테나 모듈(11)로부터 수신 안테나 모듈(12)로 전송된다.
송신 안테나 모듈(11)은 예를 들어 자동차의 변속기 또는 모터와 같은 회전체(13)에 결합될 수 있고, 전체적으로 링 형상이 될 수 있다. 구체적으로 송신 안테나 모듈(11)은 띠 형태 또는 판 형태가 원형으로 연장되는 형상이 될 수 있다. 수신 안테나 모듈(12)은 예를 들어 검사 장비 또는 검사 장비와 전기적으로 연결되어 정해진 위치에 고정되는 전기 신호 처리 수단과 같은 고정 물체(14)에 결합되어 고정될 수 있다. 송신 안테나 모듈(11)은 회전체(13)와 함께 회전될 수 있고, 수신 안테나 모듈(12)은 고정 물체(14)에 고정될 수 있다. 수신 안테나 모듈(12)은 부분 링 형상이 될 수 있고, 띠 형태 또는 판 형태로 원형을 따라 연장되면서 원형의 일부를 이루는 형상이 될 수 있다. 송신 안테나 모듈(11)과 수신 안테나 모듈(12)은 동일한 내경 곡률 반지름 및 동일한 외경 곡률 반지름을 가질 수 있고, 수신 안테나 모듈(12)은 예를 들어 10 내지 45도의 원주각이 되는 링의 일부 또는 원의 일부가 될 수 있다. 이에 따라 송신 안테나 모듈(11)과 수신 안테나 모듈(12)은 반지름 방향을 따라 동일한 폭을 가질 수 있다. 송신 안테나 모듈(11)은 수신 안테나 모듈(12)과 마주보는 위치에 배치되어 회전될 수 있고, 검사 대상이 되는 회전체의 온도, 압력, 토크, RPM, 진동 또는 이와 유사한 탐지 정보가 송신 안테나 모듈(11)로부터 수신 안테나 모듈(12)로 전송될 수 있다. 또한 고정된 수신 안테나 모듈(12)로부터 회전하는 송신 안테나 모듈(11)로 무선 전원 공급이 가능하다. 수신 안테나 모듈(12)은 수신된 탐지 정보를 전기 신호로 변환하여 전송 수단(15)을 통하여 측정 장치, 검사 장치 또는 이와 유사한 장치로 전송할 수 있다.
도 1의 아래쪽에 도시된 실시 예를 참조하면 송신 안테나 모듈(11) 또는 수신 안테나 모듈(12)은 띠 형상이 되면서 원형으로 연장되는 절연체 소재의 베이스(111, 121) 및 베이스(111, 121)에 표면에 형성된 전도 층(112a, 112b, 122a, 122b)으로 이루어진다. 베이스(111, 121)는 예를 들어 에폭시 부직포의 심재와 유리 섬유의 표면 소재로 이루어진 유리 기재 에폭시 소재, 유리 섬유에 에폭시가 함침이 된 유리 섬유 에폭시, 테플론, 폴리카보네이트, 아크릴 또는 이와 유사한 절연체 소재로 이루어질 수 있다. 이와 같은 소재로 이루어진 베이스(111, 121)의 양쪽 면에 전도 층(112a, 112b, 122a, 122b)이 형성될 수 있다. 전도 층(112a, 112b, 122a, 122b)은 예를 들어 구리 피복층 또는 구리 도포 층이 될 수 있다. 전도 층(112a, 112b, 122a, 122b)은 베이스(111, 121)의 양쪽 면에 형성될 수 있고, 송신 안테나 층(112a)은 송신 베이스(111)의 한쪽 면의 일부를 따라 동일한 반지름을 가지는 원형 띠 형태로 피복이 될 수 있다. 구체적으로 송신 베이스(111)의 다른 면의 원형의 바깥쪽 가장자리로부터 반지름 방향을 따라 전체 길이의 1/10 내지 1/2이 되는 부분이 피복이 되어 송신 안테나 층(112a)이 형성될 수 있다. 이에 비하여 송신 전도 층(112b)은 송신 베이스(111)의 다른 면의 전체에 피복이 될 수 있다. 송신 안테나 층(112a)은 송신 안테나 기능을 할 수 있고, 송신 전도 층(112b)은 접지 기능 또는 이와 유사한 기능을 할 수 있다. 수신 안테나 층(122a) 및 수신 전도 층(122b)이 각각 송신 안테나 층(112a) 및 송신 전도 층(112b)과 동일 또는 유사한 구조로 형성될 수 있다. 이에 의하여 수신 안테나 층(122a)은 안테나 기능을 할 수 있고, 수신 전도 층(122b)은 구리와 같은 전도체에 의하여 피복이 되어 접지 또는 이와 유사한 기능을 할 수 있다. 송신 안테나 모듈(11)과 수신 안테나 모듈(12)은 송신 안테나 층(112a) 및 수신 안테나 층(122a)이 서로 마주보도록 형태로 배치될 수 있다.
송신 안테나 모듈(11) 및 수신 안테나 모듈(12)에 각각 송신 전자 소자(16) 및 수신 전자 소자(17)가 배치될 수 있다. 송신 전자 소자(16)는 송신 안테나 모듈(11)과 수신 안테나 모듈(12) 사이에 커플링이 안정적으로 이루어지도록 하거나. 잡음을 제거하거나, 안테나 층의 상태를 확인하거나, 센서로부터 탐지되어 신호 처리 수단에 의하여 처리된 신호를 안정적으로 안테나로 유도하는 기능을 가질 수 있다. 또한 수신 전자 소자(17)가 송신 전자 소자(16)와 동일 또는 유사한 전기적 기능을 가질 수 있다. 송신 전자 소자(16) 또는 수신 전자 소자(17)는 두 개의 안테나 사이의 신호의 송신, 수신 또는 신호 전달이 안정적으로 이루어지도록 하는 다양한 기능을 가질 수 있고, 추가로 두 개의 안테나 사이에 무선 전원 공급이 가능하도록 하는 다양한 기능을 가질 수 있고, 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 2 및 3은 본 발명에 따른 송신 안테나 모듈 및 수신 안테나 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 송신 베이스(111)는 전체적으로 띠 형태로 원형으로 연장되는 형상이 될 수 있고, 송신 베이스(111)의 한쪽 면에 송신 안테나 층(112a)이 형성되고, 송신 베이스(111)의 다른 면에 송신 전도 층(112b)이 형성될 수 있다. 송신 전자 소자에 배선(22)이 연결될 수 있고, 배선은 회전체의 상태를 탐지하는 센서로부터 전송된 신호를 처리하는 송신 신호 처리 모듈과 연결될 수 있다. 센서에 의하여 탐지된 정보가 송신 신호 처리 모듈에 의하여 처리되어 배선(22)을 통하여 송신 전자 소자를 경유하여 송신 안테나 층(112a)으로 전송될 수 있다. 송신 안테나 모듈은 체결 홀(23)을 통하여 회전체에 결합될 수 있고, 배선(22)은 납땜 또는 이와 유사한 수단에 의하여 송신 전자 소자 또는 송신 신호 처리 모듈에 연결될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 송신 전자 소자는 소자 배치 홈(21)에 배치될 수 있고, 소자 배치 홈(21)은 송신 베이스(111)의 두께 방향으로 오목하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 소자 배치 홈(21)의 내부에 송신 전자 소자가 납땜 또는 이와 유사한 접착 수단에 의하여 고정될 수 있다. 그리고 송신 전자 소자에 납땜 또는 이와 유사한 연결 방법에 의하여 배선(22)이 연결될 수 있다. 수신 안테나 모듈에 또한 소자 배치 홈(31)이 형성될 수 있고, 소자 배치 홈(31)에 수신 전자 소자가 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 수신 안테나 모듈은 베이스(121); 수신 안테나 층(122a); 수신 전도 층(122b); 체결 홀(33); 및 배선(32)을 포함할 수 있다. 수신 전도 층(122b)은 베이스(121)의 한쪽 면 전체를 피복하고, 수신 안테나 층(122a)은 베이스(121)의 다른 면의 일부를 피복하면서 안테나 기능을 가질 수 있다. 또한 수신 안테나 모듈은 베이스(121)의 두께 방향으로 오목하도록 형성된 소자 배치 홈(31)을 포함할 수 있고, 소자 배치 홈(31)의 내부에 수신 전자 소자가 배치될 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 소자 배치 홈(31)은 수신 안테나 모듈과 송신 안테나 모듈 사이에 간섭이 발생하는 것을 방지하면서 전체적으로 균일한 갭(gap)이 유지되도록 한다. 이와 같은 균일한 갭(gap)의 형성에 의하여 수신 안테나 층(122a)으로부터 송신 안테나 층(122b)으로 안정적으로 무선 전력이 전송되어 무선 전원 공급이 가능하도록 한다. 아래에서 이와 같은 기능에 대하여 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 안테나 모듈에 형성된 수용 홈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4의 (가) 및 (나)는 송신 안테나 모듈 및 수신 안테나 모듈에 각각 형성된 소자 배치 홈(21, 31)의 실시 예를 도시한 것으로 두 개의 소자 배치 홈(21, 31)은 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있고, 동일 또는 유사한 방법으로 형성될 수 있다. 소자 배치 홈(21)의 형성을 위하여 송신 전도 층(112b) 및 송신 베이스(111)가 두께 방향을 따라 일정 크기로 제거될 수 있다. 구체적으로 원주 방향을 따라 나란하게 연장되는 두 개의 곡선 및 두 개의 곡선의 양쪽 끝을 연결하는 두 개의 곡선으로 이루어진 전체적으로 사각 형상이 되는 수평 단면을 가지도록 송신 전도 층(112b) 및 송신 베이스(111)의 일부가 제거될 수 있다. 이에 의하여 송신 안테나 층(112a)이 바닥 면이 되고, 송신 베이스(111) 및 송신 전도 층(112a)의 둘레 벽이 되면서 위쪽 면이 열린 전체적으로 육면체 형상의 소자 배치 홈(21)이 형성될 수 있다. 소자 배치 홈(21)이 형성되면 내부에 송신 전자 소자(16)가 배치될 수 있고, 송신 전자 소자(16)에 배선(22)이 연결될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 소자 배치 홈(21, 31)으로부터 송신 안테나 모듈(11) 또는 수신 안테나 모듈(12)의 두께 방향을 따라 외부로 관통되도록 유도 홀(41)이 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 유도 홀(41)을 통하여 배선(22)이 소자 배치 홈(21)의 외부로부터 내부로 유도되어 송신 전자 소자(16)가 연결될 수 있다. 이에 따라 배선(22)은 소자 배치 홈(21, 31)의 하나의 측면 벽을 통하여 외부로 유도될 수 있다. 수신 안테나 모듈에 형성되는 소자 배치 홈(31)이 위에서 설명된 것과 동일 또는 유사한 방법으로 형성되어 배선(32)과 연결될 수 있다. 이와 같은 소자 배치 홈(21, 31)에 의하여 두 개의 안테나 모듈 사이의 간섭이 방지된다. 구체적으로 수신 안테나 층(121a)과 마주보는 송신 안테나 층(112a)은 평면 형상이 유지되면서 송신 전자 소자가 송신 베이스(111)의 내부에 위치되도록 한다. 그리고 송신 전자 소자(16)에 연결되는 배선(22)에 송신 전도 층(112b) 또는 송신 베이스(111)의 두께 면을 통하여 외부로 유도될 수 있다. 이와 같은 배치 구조에 의하여 송신 안테나 층(112a)이 미리 결정된 갭을 유지하면서 수신 안테나 층과 마주보도록 하면서 배선 또는 소자(16, 17)에 의한 간섭이 방지되도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 안테나 모듈의 배선 유도 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 송신 안테나 모듈과 수신 안테나 모듈은 송신 안테나 층(112a)과 수신 안테나 층(122a)이 마주보도록 위치할 수 있고, 송신 안테나 층(112a)과 수신 안테나 층(112a)은 예를 들어 1 내지 4 ㎜의 갭(G)을 유지하여야 한다. 구체적으로 송신 안테나 층(112a)에 대한 무선 전원 공급을 위하여 최소한의 갭이 유지될 필요가 있다. 이와 같은 배치 구조에서 송신 안테나 모듈이 회전될 수 있고, 회전 과정에서 송신 전자 소자, 수신 전자 소자 또는 배선(22, 32)에 의한 간섭이 발생되지 않으면서 전체적으로 균일한 간격을 가지는 갭(G)이 유지될 필요가 있다. 위에서 설명된 것처럼, 소자 배치 홈이 형성되면서 송신 전자 모듈 및 수신 전자 모듈이 각각 소자 배치 홈의 내부에 배치되어 간섭이 회피될 수 있다. 또한 배선(22, 32)이 유도 홀(41)을 통하여 베이스(111, 121)의 두께 면을 통하여 외부로 유도되어 배선(22, 32)에 의한 간섭이 회피될 수 있다. 또한 면과 면이 접하면서 균일한 갭이 유지되어 수신 안테나 층(122a)과 송신 안테나 층(112a) 사이에 안정적인 무선 전원 공급이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 송신 안테나 모듈 및 수신 안테나 모듈은 다양한 회전체의 측정에 적용될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 송신 안테나 모듈 12: 수신 아테나 모듈
13: 회전체 14: 고정 물체
16, 17: 전자 소자 21, 31: 소자 배치 홈
41: 유도 홀 111, 121: 베이스
112a, 122a: 안테나 층 112b, 122b: 전도 층

Claims (2)

  1. 링 형상이 되면서 회전체(13)에 결합되는 송신 안테나 모듈(11);
    부분 링 형상이 되면서 고정 물체(14)에 결합되는 수신 안테나 모듈(12);
    송신 안테나 모듈(11)에 배치되는 송신 전자 소자(16); 및
    수신 안테나 모듈(12)에 배치되는 수신 전자 소자(17)를 포함하고,
    송신 안테나 모듈(11)은 수신 안테나 모듈(12)과 마주보면서 회전되고, 회전체(13)와 관련된 탐지 정보가 송신 안테나 모듈(11)로부터 수신 안테나 모듈(12)로 전송되고,
    송신 안테나 모듈(11)은 띠 형상으로 원형으로 연장되는 절연체 소재의 송신 베이스(111); 송신 베이스(111)의 한쪽 면의 일부를 따라 동일한 반지름을 가지는 원형 띠 형태로 구리 피복층으로 형성된 송신 안테나 층(112a); 및 송신 베이스(111)의 다른 면의 전체에 구리 피복층으로 형성된 송신 전도 층(112b)을 포함하고,
    수신 안테나 모듈(12)은 띠 형상으로 원형으로 연장되면서 원형의 일부를 이루는 형상을 갖는 절연체 소재의 베이스(121); 베이스(121)의 한쪽 면 전체를 피복하는 구리 피복 층으로 형성된 수신 전도 층(122b); 및 베이스(121)의 다른 면의 전체를 피복하는 구리 피복층으로 형성되는 수신 안테나 층(122a)을 포함하고,
    송신 안테나 모듈(11) 및 수신 안테나 모듈(12)은 동일한 내경 곡률 반지름 및 동일한 외경 곡률 반지름을 가지고, 송신 안테나 층(112a)과 수신 안테나 층(122a)을 서로 마주보도록 배치되고, 송신 전자 소자(16)는 송신 베이스(111)의 두께 방향으로 오목하도록 형성된 소자 배치 홈(21) 내부에 배치되고, 수신 전자소자(17)는 베이스(121)의 두께 방향으로 오목하도록 형성된 소자 배치 홈(31) 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 소자 배치 홈(21, 31)으로부터 송신 안테나 모듈(11) 또는 수신 안테나 모듈(12)의 두께 방향을 따라 외부로 관통되도록 형성된 유도 홀(41)을 더 포함하는 균일 갭 형성 구조의 안테나 모듈.
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